Where experiences, discoveries and creative journeys meet

Sustainability and Conservation

Bioluminescent mycelial networks demonstrating computational activity. The glowing nodes represent information processing occurring within biological substrates, challenging traditional assumptions about the material basis of computing.

活体电路 (Living Circuits)

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Self portrait, Image credit: John LaRocco 俄亥俄州立大学（The Ohio State University）的研究发现，香菇可以充当有机记忆装置，实现信息存储功能 在俄亥俄州立大学的一间实验室中，香菇正被用于研究其保留电学历史的能力。 在精确控制的电刺激作用下，真菌网络展现出可测量且可重复的电导率变化。当电流首次通过时，菌丝体内部的电导状态会发生调整；当后续电流再次流经，其响应将受到先前导电过程的影响。此类特性正是忆阻器的核心定义，即当前状态取决于过去所经历的电信号。在实验系统中，真菌网络因此表现为一种有机忆阻结构。 对于研究者 John LaRocco 及其合作者而言（相关成果发表于 2025 年 10 月的《PLOS One》），上述发现远不止是一项技术上的新奇现象。研究结果表明，信息处理能力可能直接源自生物材料本身，由其生长过程、化学属性与适应性结构共同塑造，而非完全依赖光刻制造或刚性电子电路。 该研究进一步引出一个深刻的问题：如果生命系统本身能够存储并转换电学信息，那么在一个日益受到环境约束与材料稀缺影响的时代，还有哪些形式的有组织物质，能够成为未来计算的载体？ Memristive behavior in fungal substrate. The highlighted region demonstrates sustained conductivity change after electrical stimulation, forming the basis of organic memory storage. Credit: Ohio State University. 超越硅基的计算 现代数字基础设施建立在硅晶圆、稀土元素以及高度专业化的制造体系之上。此类系统虽然提供了卓越的计算性能，却依赖高能耗的生产流程、大量水资源的消耗，并最终产生难以降解的电子废弃物。 真菌材料则遵循截然不同的物质路径。它们通过培育获得，而非从地壳中开采；能够在常温条件下自然生长；具备生物可降解性；在待机状态下，单个元件的功耗仅为微瓦级。作者引用的初步生命周期评估显示，真菌基质所需的内含能可能显著低于传统半导体制造，尽管两者之间的直接量化比较仍处于持续研究之中。 LaRocco 的研究并未试图以真菌取代微处理器，而是对一个长期存在的前提提出质疑，即计算必须依赖刚性的逻辑架构，并强加于本质上被视为惰性的材料之上。生命系统则通过连续、可适应且依赖环境条件的电化学动力学处理信号。该项目关注的核心问题，在于能否利用这些内在动力过程，而非将其抑制。 数十年来，在真菌网络中观察到的电压振荡通常被解释为代谢活动的副产物。近期研究逐渐揭示，这些电信号具有明确的结构特征和持续性。表面上看似随机的波动，往往反映出深层的生物化学组织模式。 研究视角也随之发生转变。科学家不再试图迫使真菌按照传统计算机的方式运行，而是开始探索其天然的电化学行为本身，是否已经构成了一种不同形式的计算。 […]

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A shark bites one of the materials used in the research

防咬潜水服有望减少鲨鱼袭击伤害

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Self portrait, Image credit: ABC/Che Chorley 澳大利亚研究人员用大白鲨和虎鲨测试新型防护面料，发现能显著减少危及生命的损伤 鲨鱼袭击虽然罕见，但一旦发生，对受害者和沿海社区的影响都极为严重。随着更多人居住在海岸附近并参与冲浪、潜水等海上活动，人类与鲨鱼的遭遇频率上升。为了在这些遭遇中显著减少危及生命的损伤，科学家正逐渐从致死性控制手段转向能够在保护人类的同时不伤害鲨鱼的创新技术。新一代具备抗咬性能的潜水服，或许能成为一种实用且非致命的解决方案。 弗林德斯大学（Flinders University）“南方鲨鱼生态学小组”的研究人员在胡文内尔斯教授（Professor Charlie Huveneers）领衔下，针对导致大多数致命袭击的两种鲨鱼，也就是大白鲨与虎鲨，测试了四种特制潜水服面料。在新南威尔士州初级产业与区域发展部鲨鱼管理项目的支持下，团队发现相较于传统氯丁橡胶，这些先进面料可以减少失血、组织损伤以及肢体丧失的风险。 Great white shark bites neoprene board during trials, Image credit: Predapix/Sam Cahir 从锁子甲到现代纤维 早期防护服采用锁子甲，能有效防咬，但笨重僵硬，不适合休闲使用。新材料引入超高分子量聚乙烯纤维，这种纤维也常见于帆船缆绳，市面上如Dyneema或Spectra。它重量轻、强度高，可与氯丁橡胶复合，使成品外观与穿着感接近普通潜水服，却多一层保护。 制造商会将抗咬面板有针对性地覆盖在动脉丰富的易受伤部位，肩膀和膝盖等关节则保持柔韧。这样的设计在不明显牺牲灵活性的情况下降低风险。加固区域的柔软度虽不如高端氯丁橡胶，但比锁子甲实用得多。 一位被鲨鱼吸引的科学家 对胡文内尔斯教授而言，这项工作源于毕生的热爱。孩提时代他就拿着一本鲨鱼书在学校做报告。他记得书里有一半写着“这点我们还不知道”。知识空白激起了他的好奇，而这股火花最终促成了他投身鲨鱼生态的职业生涯。如今他是研究大白鲨、虎鲨以及五百多种鲨鱼和一千二百多种软骨鱼的重要学者之一。 他提醒公众，除了备受关注的大型掠食者，许多不太知名的物种也面临严峻的保护挑战，例如杰克逊港鲨和深海鲨。他的研究力求在保障人类安全与保护鲨鱼之间取得平衡，尽可能避免致死性做法。 Dr. Charlie Huveneers holding bite-resistant material, Image credit: Predapix/Sam Cahir 在极端条件下的测试 团队将四种特制面料Aqua Armour、Shark Stop、ActionTX S和Brewster材料用于测试对象，这些鲨鱼体长可超过三米，咬合力足以造成灾难性伤害。若用较小的礁鲨，无法检验材料的极限。 为了模拟人类被咬情境，研究者把氯丁橡胶或抗咬面料缝制成小袋，内装模拟人体组织的泡沫，并附上一小块鱼肉以诱导鲨鱼咬合。如果不投饵，鲨鱼很少理会人造材料，难以收集到可比数据。 咬伤被分为浅表、中度、重度和危重四级。使用普通氯丁橡胶时，咬伤常导致大面积撕裂，泡沫被完全破坏。相比之下，抗咬面料能避免危重和重度损伤。虽然仍会出现穿刺和割裂，但泡沫保持完整。在真实袭击中，这种差异可能决定受害者是发生致命性大出血，还是只需处理可控的伤情。 减少失血与挽救生命 这些潜水服的主要优势在于可限制严重裂伤。治疗鲨鱼咬伤的医生证实，死亡的首要原因是失血而非压砸性伤害。胡文内尔斯教授解释说，使用普通氯丁橡胶，一处咬伤可能需要两百针缝合；而换成新面料，或许只需二十针。这一差距为急救争取了宝贵时间。 结果非常显著。许多情况下，泡沫几乎得到完全保护，而普通氯丁橡胶被撕成碎片。这类防护服无法阻止压砸性伤害，但通过减少严重出血或组织丧失，可以延长生存窗口并提高康复机会。 长期耐久性仍待评估。这些面料在反复拉伸、海水浸泡和日晒条件下的保护性能尚未被深入研究。制造商正继续探索这些问题，同时改进柔韧性而不降低防护效果。 超越防护的尝试：鲨鱼驱避器 抗咬潜水服只是工具箱的一部分。研究组也测试了三类驱鲨装置，磁性、嗅觉和电性。效果最明显的是电性驱鲨器，它们会产生微弱电场干扰鲨鱼的感知系统。 团队记录到戏剧性画面：鲨鱼以全速冲刺，在接触到电场的瞬间急转离开。即便在捕食模式下，这些设备也能将被咬风险降低约六成。磁性和嗅觉装置效果远逊。目前电性驱鲨器被认为是最有效的主动驱避选项。 A

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Rendering of the Nereid artificial reef system showing its computational design and porous structure.

打印健康海洋的未来：3D技术如何重建海洋生态系统

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Rendering of the Nereid artificial reef system showing its computational design and porous structure. Image credit: Zaha Hadid Architects 扎哈·哈迪德建筑事务所、香港科技枢纽与意大利创新者部署数字制造礁石，恢复受威胁沿海水域的生物多样性 在香港熙熙攘攘的沿海水域，无休止的城市扩张、大规模的填海造地以及繁忙的航运交通，使海洋栖息地满目疮痍、资源枯竭。如今，一项富有远见的合作正利用尖端的三维打印技术，为这些挣扎求存的生态系统注入新的生命力。以突破性设计著称的扎哈·哈迪德建筑事务所（Zaha Hadid Architects）与香港科技园公司（HKSTP）以及意大利三维打印先驱D Shape携手合作，共同打造了创新的人工鱼礁系统“涅瑞伊得斯”（Nereid）。在享有盛誉的2025年伦敦世界设计大会上，涅瑞伊得斯首次亮相，它融合了建筑的独创性、先进的制造技术和深厚的生态洞察力，旨在对抗人类活动和气候压力肆虐下的沿海地区日益严重的生物多样性丧失。 Physical prototype of the Nereid reef system on display. Image credit: Luke Hayes 重新构想礁石修复 与由沉船或简单混凝土块构成的传统人工鱼礁不同，Nereid应用计算设计来模拟海带森林和底栖系统等自然栖息地的复杂性。精细多孔的结构鼓励海洋生物定居，在原本贫瘠的海床上创造出生机勃勃的结构。 D-Shape的大规模粘合剂喷射技术驱动了制造过程，使用环保的pH中性混凝土。该工艺实现了传统浇筑难以达到的几何精度。”Nereid展示了3D打印如何创造融合创新与自然的栖息地，”D-Shape总监马里奥·努佐莱塞（Mario Nuzzolese）说。”我们的技术为海洋修复提供了可扩展的可持续解决方案。” 针对海洋生命的根基 Nereid与香港理工大学海洋生理学家方教授（Professor James Fang at Hong Kong Polytechnic University）合作开发，聚焦于位于食物网底层的浮游植物和滤食性贝类。这一策略旨在引发积极的生态效应，支持鱼类、珊瑚和其他物种。这些结构还可以作为低矮屏障，阻止破坏性的底拖网捕捞，保护脆弱的海床群落。 2025年初在香港国际机场附近的现场工作报告了虾虎鱼、藤壶、牡蛎、珊瑚和海绵的快速定居。虽然还处于早期阶段，但这些观察支持了生态概念。Nereid的设计和制造旨在通过更好地控制纹理、孔隙大小和表面化学性质来扩大这些成果。 Physical prototype of the

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Edited for format: The innovative composite-coated panels capture atmospheric moisture during nighttime hours and discharge it throughout the day to provide passive cooling.

太阳能板智能升级：深度解析被动冷却新突破

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Dr. Qiaoqiang Gan, Image cred: King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) 吸湿复合材料实现太阳能电池板无源冷却，沙漠测试显示发电量提升13%，使用寿命延长一倍 阳光，既是太阳能技术的力量之源，也是一柄考验其效能的“双刃剑”。在全球向可持续未来的宏大转型中，太阳能扮演着核心角色，其装置已占据全球可再生能源装机容量的四分之三。然而，一个根本性的物理矛盾始终困扰着这个行业：光伏板在将阳光转化为电能时，仅有约20%的效率，剩余80%的能量则无情地转化为热量。高温不仅即时削弱了发电性能，更如温水煮蛙般加速着设备老化，大幅增加了维护成本，制约了这项绿色能源的长期经济效益。 然而，一项源自沙特阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的国际合作创新，正赋予太阳能电池板一种前所未有的能力：自主呼吸。由该校主导的研究团队研发出一种智能复合材料，巧妙地将常见的聚丙烯酸钠与氯化锂结合。它如同一层有生命的皮肤，在寂静的夜晚，利用其强大的吸湿性，从空气中“吸入”并储存水分；当白昼来临，它则通过蒸发散热效应，缓缓“呼出”水汽，为光伏板带走致命热量，形成一个无需任何外部能源、完全依赖自然循环的被动式温控系统。 这套系统的实战表现如何？在沙特阿拉伯严酷的沙漠腹地，答案不言而喻。长期的实地测试数据令人振奋：搭载了这套冷却系统的太阳能板，其表面温度成功降低了9.4摄氏度，发电量随之提升12.9%，系统使用寿命更是延长了超过两倍，同时将度电成本压低了近20%。 这些突破性成果，不仅在《材料科学与工程：R：报告》等顶尖期刊的综述中获得高度评价，更预示着太阳能优化领域新纪元的到来。为了探寻其背后的科学密码与广阔的产业图景，我们荣幸地邀请到该项目的两位核心科学家——党赛超（Dr. Saichao Dang）博士与甘巧强（Dr. Qiaoqiang Gan）博士，与我们展开一场深度对话。以下为访谈精要： 问：我们知道，高温是光伏板的“效率杀手”。团队最初是如何想到利用吸湿材料这条“被动冷却”的路径来应对这个难题？如此巧妙的构思又是如何诞生？这个想法的起点，是我们对传统冷却方案局限性的反思。在高温地区，那些依赖风扇或水循环的主动冷却系统，本身就是一个耗电大户，而且结构复杂，可靠性也常常是个问题。我们希望找到一种更“聪明”的办法。在早期的探索中，我们发现聚丙烯酸钠与氯化锂这对组合有一种非常独特的“脾性”：它们能在夜间高效吸收湿气，像海绵一样“喝饱水”，然后在白天通过水分蒸发来带走热量。经过反复的配方调试与性能验证，我们最终锁定了这个既经济又高效的“黄金搭档”。 问：所以说，这项技术的最大颠覆性，就在于它完全“自给自足”。这种“无源”或者说“被动式”的设计，背后蕴含着怎样的设计哲学？我们追求的是一种“顺势而为”的哲学。我们的材料真正做到了“被动”运行，它就像一个精密的自然生物，完全顺应着昼夜的湿度循环与太阳的起落进行自主调节，不需要任何外部电力、机械部件或人为干预。这个理念的核心，是打破“冷却必须消耗能量”的传统思维定式，证明仅凭大自然本身的力量，就能构建出高效的热管理系统。 问：这项研究的意义似乎不止于降温，它同时提升了发电效率和设备寿命。这是否预示着太阳能技术正朝着集成化、多功能的“一体化”方向演进？确实如此。我们正在重新定义太阳能系统的功能边界，推动它从单一的光电转换装置，向一个集成了热管理、性能优化、寿命延长等多重功能的智能系统转型。这种功能集成不仅提升了系统整体的经济效益，更重要的是，它无需任何额外的硬件投入，体现了一种技术发展的内生型创新路径。 问：在材料选择上，团队选用了常见的聚丙烯酸钠与氯化锂。对于一项前沿技术而言，这种对“易得性”和“可扩展性”的考量，在设计初期占有多重要的地位？可扩展性是我们设计理念的基石。我们从一开始就希望这项技术能够走出实验室，真正服务于世界。聚丙烯酸钠作为高吸水性聚合物，在日用消费品中随处可见；而氯化锂也是成熟的工业干燥剂。两者都拥有极其稳定且成本低廉的全球供应链。这种选材策略，极大地降低了技术走向产业化的门槛，尤其有利于它未来在发展中国家和地区进行大规模的推广应用。 问：团队在沙特与美国两地截然不同的气候中进行了测试，材料展现了怎样的环境适应性？材料表现出了良好的“遇强则强”的环境适应性。在高湿度的环境中，它能吸收更多水分，蒸发冷却的效果也因此更显著；即便在相对干燥的条件下，它依然能稳定实现5至8摄氏度的降温。唯一的性能限制出现在湿度极低的环境中，此时冷却效果会相应减弱。我们目前也正通过调整配方中氯化锂的比例等方式，进一步拓宽它的气候适用范围。 The innovative composite-coated panels capture atmospheric moisture during nighttime hours and discharge it throughout the day to provide passive cooling. Image credit: Heno Hwang (KAUST) 问：在研发过程中，团队遇到的最大技术挑战是什么？最关键的挑战，在于如何确保材料在严酷多变的户外环境中保持长期的“战斗力”。我们需要验证它在高温、强风、高湿等复合条件下，能否持续稳定地进行吸湿与蒸发的循环。同时，它还必须牢固地附着在太阳能板上，能够抵御雨水的冲刷、风沙的磨蚀以及紫外线的老化。令人欣慰的是，经过长达一年的实地测试，我们的材料在耐久性和系统兼容性上都交出了优异的答卷。 问：我们注意到，项目团队的背景非常多元化。这种跨学科的合作模式，是如何加速研究成果转化？我们的团队整合了高分子化学、光伏工程、材料科学与实地测试等多个领域的顶尖专家。这种在项目初期就建立的跨学科协作模式，使得实验室里的创新火花能够迅速转化为实际应用中的解决方案。KAUST所提供的完整研发平台与开放的合作氛围，是这一切得以快速实现的重要支撑。 问：放眼未来，面对全球对太阳能需求的激增，这项被动材料技术将在下一代能源体系中扮演一个怎样的角色？被动材料技术将成为未来能源系统中不可或缺的一环。它无需能耗、结构简单且易于集成的特性，使其能够完美胜任在高温地区维持发电效率、降低运维成本的角色，从而持续推动光伏发电成本的下降，让清洁电力惠及更多人。

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Schematic diagram illustrating the step-by-step mechanism of hydrogen extraction from seawater using the novel electrolytic device. Source: Small (2025).

海水制氢：让每一滴海水都成为清洁能源

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Self portrait, Image credit: Dr. Yousef Haik 耐腐蚀电极实现海水直接制氢 随着全球清洁能源浪潮席卷而来，氢能这颗冉冉升起的新星正在照亮人类的能源未来。然而，一个看似简单却又棘手的问题始终困扰着科学家们：制氢需要消耗大量纯净水。这一挑战在那些阳光灿烂却缺水如金的地区显得格外严峻，仿佛大自然在跟人类开了一个巨大的玩笑。 想象一下这样的场景：广袤的沙漠边缘，阳光普照，海水环绕，可再生能源条件得天独厚，却因为缺乏淡水而无法大规模生产氢能。这种”坐拥金山却挨饿”的困境，长久以来让绿色氢能的梦想显得遥不可及。 然而，科学的魅力就在于突破看似不可能的界限。近期，我们有幸采访了沙迦大学机械与核工程教授优素福·海克博士（Dr. Yousef Haik）。在阿联酋沙迦大学的实验室里，他正在书写一个改变游戏规则的故事。他和他的研究团队不再与大自然的”玩笑”较劲，而是巧妙地化解了这个千年难题。他们成功开发出一种革命性技术，可以直接从海水中制取氢气，完全绕过了昂贵且耗能的淡化过程。 这项突破性成果已在国际权威期刊《Small》上发表，展示了一种神奇的多层电极材料。这种材料不仅能在充满腐蚀性的高盐度海水中如鱼得水般自如工作，更能长期保持稳定高效的电解性能。这意味着，那些曾经被视为制氢”禁区”的沿海干旱地区，如今可能成为清洁能源生产的新热土。 地区挑战，全球意义 “全世界都在寻找可以替代化石燃料的清洁能源，而氢是其中最干净、最有希望的一种。”海克博士坚定地说道。 虽然氢气可以从多种原料中提取，但水是最清洁的来源。然而现实却很残酷：在海湾地区和许多沿海国家，珍贵的淡水资源早已被饮用和农业灌溉占用，根本无法承担额外的制氢需求。 “如果我们要推动绿色能源，就不能再依赖高能耗的淡水制氢方式，”海克博士执着地说，”既然身边有大量海水资源，为什么不直接利用它？” 这个看似简单的问题背后，却隐藏着巨大挑战。海水中的氯离子就像”腐蚀大军”，随时准备摧毁电极材料。多年来，无数科学家在此折戟，海水制氢似乎遥不可及。 但海克博士团队选择迎难而上。”我们不是要与腐蚀作战，而是要学会与它共存，甚至利用它。”经过无数次实验，他们终于找到了破解难题的密钥。 Schematic diagram illustrating the step-by-step mechanism of hydrogen extraction from seawater using the novel electrolytic device. Source: Small (2025). 破解海水腐蚀难题 海水中丰富的氯离子长期以来是阻碍电解制氢的最大技术障碍，它们就像潜伏在海水深处的隐形杀手。传统电极材料一旦踏入这片高盐的”雷区”，很快就会被腐蚀得面目全非，不仅效率急剧下降，甚至还会产生有害的副产物，让整个制氢过程变得得不偿失。 面对这个看似无解的难题，沙迦大学团队另辟蹊径，开发出一种精妙绝伦的三层结构纳米级电极。这个设计的核心理念令人叫绝：在反应的关键位点周围构建一个微观”堡垒”，既能大幅增强氧气析出反应的效率，又能像护盾一样有效抵御氯离子的猛烈攻击。 “我们设计了一种能够自我保护的微环境结构，”海克博士的眼中闪烁着科学家特有的兴奋光芒，”材料中的镍硼酸盐层就像一个智能管家，既能提供恰到好处的局部酸性环境来促进反应，又具备强大的抗腐蚀能力，可以说是一举两得。” 当实际测试结果出炉时，连研究团队自己都为之震撼：这套神奇的系统在未经任何预处理的天然海水中，竟然实现了每平方厘米1安培的惊人电流密度！更令人难以置信的是，它的法拉第效率高达98%，这意味着几乎每一分电能都被完美转化为氢气和氧气。最让人惊喜的是，即使连续运行超过300小时，这个”钢铁战士”依然保持着近乎完美的性能稳定性，仿佛时间的流逝对它毫无影响。 自我修复的催化材料 更令人惊喜的是，研究团队意外发现了一种具有自我再生能力的神奇催化剂。”这种材料就像拥有了生命一样，”海克博士难掩激动，”在电解过程中，它会自动重新沉积回电极表面，实现自我修复。”目前该项革命性技术正在申请专利保护。 这一发现可能带来颠覆性影响。传统催化剂需要定期更换，增加成本并造成生产中断。而这种”不死鸟”般的催化剂能在工作中不断自我修复，大幅延长系统使用寿命，让运维成本直线下降，为大规模商业化应用铺平道路。 完整系统与循环利用 除了核心的电化学反应，沙迦团队还创建了一个完整的系统，既解决环境可持续性问题，也兼顾经济可持续性。 预处理： 在电解之前，从海水中去除钙和镁离子，防止在电极上结垢。通过添加石灰来实现，使矿物质以固体形式沉淀，可以安全收集和重复使用。 后处理： 在提取氢气和氧气后，剩余的盐水盐度会增加。系统不会将其直接排放回海中，而是通过进一步沉淀来中和氯化物浓度。这种闭环设计保护了海洋生态系统，并产生有价值的副产品。 “这是一种循环方式，”海克博士说，”我们消除了废物，创造了可用材料，而且完全不伤害海洋。” Electrochemical

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Korean researchers have genetically engineered E. coli bacteria to produce a biodegradable polymer, poly(D-phenyllactate), featuring ring-like structures that enhance its rigidity and thermal stability, making it ideal for biomedical applications such as drug delivery. By creating a novel metabolic pathway, this breakthrough represents a major advance in biomanufacturing and offers a promising solution to the global plastic crisis.

细菌驱动的塑料：热稳定和可生物降解聚合物的突破性进展

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Self portrait, Image credit, Korea Advanced Institute of Science and Technology 细菌驱动的塑料：热稳定和可生物降解聚合物的突破性进展 为了减少对石油基塑胶的依赖，世界各地的生物工程师一直在对生产塑胶的微生物进行实验。现在，来自韩国科学技术院（KAIST）的一个研究团队取得了突破性成就。他们首次培育出能够生产热稳定、可生物降解塑胶的细菌，其性能类似于聚苯乙烯和PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）。 这一突破性成果最近发表在《生物技术趋势》杂志上，代表着向可持续替代传统塑料的重大飞跃，特别是那些用于包装和工业应用的塑料。这种新型聚合物的潜在应用范围超越了典型用途，研究人员已经在探索其在生物医学领域的应用，尤其是在药物输送系统方面。 Image credit: Korea Advanced Institute of Science and Technology/Dr. Sang Yup Lee 微生物合成的优势研究人员专注于通过微生物合成来生产苯基乳酸（PhLA），與化學合成相比，它具有多種優勢。这些优势包括更温和的反应条件、更少的环境影响、更低的成本，以及更好的发展前景。重要的是，这个过程利用可再生生物质（如葡萄糖）来生产可生物降解的聚合物。 芳香结构的挑战生物基塑料生产中最大的障碍之一是在聚合物中包含环状的”芳香”结构，這對於製造具有許多應用所需的剛性和熱穩定性的塑膠至關重要。芳香化合物，如在聚苯乙烯和PET中所发现，对大多数微生物都有毒性，这使得使用生物工程技术生产这些聚合物变得困难。 然而，由著名化学和生物分子工程师李相燁教授（Dr. Sang Yup Lee）领导的韓國科學技術院（KAIST）团队，设计了一种新颖的方法来克服这一挑战。通过构建独特的代谢途径和设计定制的聚合酶，研究人员能够使大肠杆菌产生并耐受芳香族单体苯基乳酸。 克服关键挑战研究团队面临三个主要挑战： 大肠杆菌天然缺乏能大量生产苯基乳酸（PhLA）的代谢机制。 没有现成的天然聚合酶可以将PhLA聚合成聚苯基乳酸。 需要在细胞内为poly(PhLA)聚合物提供稳定的储存结构。 为了解决这些问题，研究人员采用了系统代谢工程的方法，结合了合成生物学、系统生物学和进化工程。他们增强了 PhLA的代谢通量，基于电脑模拟设计了聚羟基烷酸酯（PHA）聚合酶，并引入了异质相荚膜蛋白（phasin proteins）来为聚合物创造稳定的环境。 30L fed-batch fermentation producing aromatic polymers., Image Credit: Minju Kang and Sang Yup Lee 处理芳香环的毒性 研究团队通过将苯基乳酸（PhLA）单体聚合成聚合物，降低有毒化合物的浓度，减轻了芳香环对微生物细胞的毒性。他们还引入了荚膜蛋白（phasin

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Israeli Scientists Utilize CRISPR Technology for Sustainable Farming

以色列科学家利用CRISPR技术推进可持续农耕：向节水番茄迈出重要一步

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Researchers Dr. Nir Sade, Purity Muchoki, and Prof. Shaul Yalovsky employed CRISPR gene editing to alter tomato plants, Image credit: Tel Aviv University 以色列科学家利用CRISPR技术推进可持续农耕：向节水番茄迈出重要一步 在全球暖化和淡水资源日益减少的背景下，人们迫切需要可持续的农业实践。以色列特拉维夫大学的一个先锋团队，在Shaul Yalovsky教授、Nir Sade博士以及国际合作伙伴的带领下，实现了一项重要的突破。他们利用CRISPR基因编辑技术的革新应用，开发出了一种节水但不牺牲产量、品质或味道的番茄新品种。这项开创性的研究成果发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，它不仅直接应对了农业用水减少的紧迫挑战，还深化了我们对于植物水分管理和光合作用复杂生物过程的理解。 在我们的访谈中，Shaul Yalovsky教授阐述了植物通过一个被称为蒸腾作用的过程从叶子中蒸发水分，这一机制对于输送营养和降温极为重要。同时，它还促进了二氧化碳的吸收，这对植物通过光合作用制造糖分是必要的。这两个关键的过程——蒸腾作用和二氧化碳的吸收——都是通过叶片表面的气孔，即特殊的开口来完成。在干燥的环境下，植物通过关闭这些孔道来减少水分的流失，但这也不可避免地降低了二氧化碳的吸收量，从而减少了光合作用产生的糖分。这种糖分的减少对植物的生长和农作物的产量有着严重的影响，导致果实数量、重量和甜度的下降。 A comparison between a wild-type plant (on the left) and four rop9 mutant plants after several days without watering. The image illustrates that while the wild-type

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Coral Stylophora pistillata covered with the biomaterial during thermal stress tests by Università Milano-Bicocca

义大利的Marco Contardi博士使用姜黄素进行前瞻科研来保护珊瑚礁

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Researcher Marco Contardi during the preparation of the biomaterial, Credit: Istituto Italiano di Tecnologia 义大利的Marco Contardi博士使用姜黄素进行前瞻科研来保护珊瑚礁 备受尊敬的药物化学家和技术专家，Marco Contardi博士凭借对姜黄素保护特性的开创性研究，站在了对抗珊瑚白化的最前沿。他的研究最近在ACS Applied Materials and Interfaces上发表，显示了通过一种新型、环保的生物材料将姜黄素（一种存在于姜黄中的抗氧化剂）传递给珊瑚的有效结果。他的团队由意大利理工学院和米兰比可卡大学的专家组成，他们在热那亚水族馆成功进行了初步测试，为全球濒临灭绝的珊瑚带来了一线希望。 Contardi博士拥有来自著名的意大利技术研究所（IIT）的深厚学术背景，他在药物化学和海洋生物学中的独特技能融合，通过与其他海洋生物学家合作，提出了使用姜黄素（他在硕士期间研究过的一种化合物）作为珊瑚白化的潜在对抗剂的想法。 Coral Stylophora pistillata covered with the biomaterial during thermal stress tests. Credit: Università Milano-Bicocca 姜黄素，存在于姜黄和生姜中的一种多功能抗氧化剂，在生物医学领域中被广泛应用，包括作为抗炎和抗癌剂。当用于主要由氧化应激引起的珊瑚白化时，姜黄素的抗氧化特性成为一种有效的治疗解决方案。其天然且不污染的性质与研究的环保目标一致。 然而，面临的主要障碍是如何在广阔的海洋中传递这个分子。Contardi博士及其团队创建了一种采用玉米醇溶蛋白（一种来自玉米的防水蛋白）的输送系统来应对这一挑战。通过添加聚乙烯吡咯烷酮，他们确保了姜黄素充份地被释放，从而在水中保持了有效和持续的浓度。 他们在热那亚水族馆模拟珊瑚白化事件来验证他们的方法。其结果是经过姜黄素处理的珊瑚保持了鲜艳的色彩，这表明姜黄素对白化具有良好的保护作用。尽管该团队正在将研究扩展到其他物种，但在热那亚水族馆所使用的主要珊瑚物种是Stylophora pistillata，因其对温度的敏感性而被证明是一个很好的模型。 Coral Stylophora pistillata covered with the biomaterial during thermal stress tests., Credit: Università Milano-Bicocca

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A research team led by Dr. Fuzhong Zhang has made a breakthrough in synthetic spider silk production. By using engineered mussel foot proteins to create bi-terminal Mfp fused silks (btMSilks), they achieved an eightfold increase in yield and improved strength and toughness.

张福中博士（Dr. Fuzhong Zhang）在合成蜘蛛丝制造上取得重大突破

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Dr. Fuzhong Zhang, Courtesy: McKelvey School of Engineering at Washington University in St. Louis 张福中博士(Dr. Fuzhong Zhang)在合成蜘蛛丝制造上取得重大突破 翻译：张福中博士 美国圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院的能源、环境与化学工程教授张福中博士最近在合成蜘蛛丝制造方面取得了重大突破。通过使用基因工程贻贝足蛋白，张博士创造了新的蜘蛛丝重组蛋白，称为双末端Mfp融合丝 (btMSilks)，其生物产量提高了8倍，强度和韧性也有所提高。这一结果最近发表在Nature Communications上。 我们很荣幸能够与张博士交谈，了解合成蜘蛛丝制造领域的这一巨大突破。 A research team led by Dr. Fuzhong Zhang has made a breakthrough in synthetic spider silk production. By using engineered mussel foot proteins to create bi-terminal Mfp fused silks (btMSilks), they achieved an

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Cover Image "Dr. Yaniv Shlosberg, Prof. Gadi Schuster, and Prof. Noam Adir from the Technion – Israel Institute of Technology -- Make Clean Energy Possible by Creating a Living “Bio-Solar Cell” with Succulent Plants"

以色列理工学院的Yaniv Shlosberg博士、Gadi Schuster教授和Noam Adir教授用多肉植物开发的活体“生物太阳能电池”，使清洁能源成为可能

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Self portrait, Credit: University of California, Santa Barbara 以色列理工学院的Yaniv Shlosberg博士、Gadi Schuster教授和Noam Adir教授用多肉植物开发的活体“生物太阳能电池”，使清洁能源成为可能 科学家们首次能够利用多肉植物 （Corpuscularia lehmannii） 开发了一种依靠光合作用运行的高效“活体生物太阳能电池”。Yaniv Shlosberg博士指出当他在能源计划 （Grand Technion Energy Program，GTEP）攻读博士学位时开发了此方法，他的团队通过使用厚叶片的角质层作为包膜，其内部水溶液作为导电电解质，能够直接从多肉植物中获取电流。 根据最近发表在ACS應用材料與界面杂志的文章表示，研究人员将铁阳极和铂阴极插入单个多肉植物 （Corpuscularia lehmannii）叶片中，发现其电压为0.28V。当连接到电路时，每片叶子能够产生高达20 μA/cm2的无偏置光电流。基于多肉植物的生物电化学电池可以直接产生电力或氢气，储存的气体可在需要时用于氢燃料电池。尽管数量低于传统的太阳能电池，但它们比以前使用其他光合生物的方法要高得多。 Shlosberg博士解释说，虽然获得的功率输出明显低于目前市场上存在的应用能源技术，但这只是一个概念证明。通过进一步开发该系统，使其成为真正具有成本效益的清洁能源技术，可以显着地提高发电量。目前，该系统的开发由Shlosberg博士与加州大学圣巴巴拉分校的Andrea Carlini教授、Nathan Nasseri和Matthew Smith共同进行。 我们很高兴能够采访Yaniv Shlosberg博士，详细了解这项研究以及他未来的研究兴趣 The ice plant succulent shown here can become a living solar cell and power a circuit using photosynthesis. Credit: Adapted from ACS Applied Materials

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